一种新型金相试样抛光机的设计52
一种金相试样的抛光方法
一种金相试样的抛光方法金相试样的抛光是一种制备金相试样的重要步骤，其目的是为了将试样的表面平整、光滑，以便进行金相显微分析。
金相试样的抛光方法主要包括机械抛光和电解抛光两种。
下面将详细介绍这两种抛光方法：一、机械抛光方法机械抛光方法是将试样与研磨纸或砂纸等研磨剂进行反复研磨，直到试样的表面平整、光滑。
具体步骤如下：1.选择合适的研磨仪器，如平盘式研磨机、旋转式研磨机等，并准备好相应的研磨盘。
2.根据试样的大小和硬度，选择合适的研磨纸或砂纸。
通常使用400-1000目的研磨纸。
3.将试样固定在研磨盘上，注意确保试样的表面垂直于研磨盘。
4.打开研磨机，调节研磨盘的转速和研磨压力，开始进行初步研磨。
可以采用水镜、乙醇或甲苯等作为润滑液。
5.根据试样的要求，反复更换不同目数的研磨纸进行研磨，直到试样表面平整、光滑。
通常要进行3-5次研磨。
6.研磨完成后，用清水冲洗试样，使其表面彻底清洁。
然后使用清洁纸擦拭试样，确保试样表面干燥。
7.最后，可以使用亮化剂或抛光剂对试样进行亮化处理，以提高试样的光洁度。
二、电解抛光方法电解抛光方法是将试样作为阳极，通过电化学反应使其表面发生溶解，从而获得平整、无损伤的试样表面。
具体步骤如下：1.准备好电解抛光仪器，包括电解槽、电源、阳极材料等。
通常使用的阳极材料有铂、铑、银等。
2.将试样固定在阳极夹具上，注意确保试样的表面与阳极材料的表面紧密接触。
3.将试样和阳极材料放入电解槽中，同时加入适量的电解液。
常用的电解液有硝酸、硫酸等。
4.打开电源，设定合适的电流密度和电解时间。
通常的电流密度为0.2-1.5A/cm²，电解时间为几十秒到几分钟不等。
5.开始电解抛光，注意观察试样的表面变化。
如果有气泡生成或试样发生明显溶解，说明抛光条件不合适，应及时调整。
6.抛光完成后，取出试样，用清水冲洗试样，将表面的电解液彻底洗净。
然后使用清洁纸擦拭试样，确保试样表面干燥。
总结无论是机械抛光还是电解抛光方法，都需要细心操作和熟练技巧。
一种试样纵向抛光机的制作方法
一、背景介绍试样的制备是材料科学、化学、生物学等领域中非常重要的一个环节。
而试样需要进行光学、电镜、拉伸等测试时，需要进行抛光处理。
本文介绍了一种用于试样纵向抛光的机器制造方法，可以有效提高试样的平整度和光洁度，以满足科学研究和工业生产中的需求。
二、机器制造步骤 1. 设计制造样品固定架制造一个固定架，用于固定试样。
这需选取长度适宜、边缘平整的金属板，加工成试样夹紧部分和固定部分。
试样夹紧部分应设计成可以放置多种规格的试样，固定部分应与试样夹紧部分相连。
2.制作可悬挂刨光头的支架支架的设计应使刨光头可以悬在支架下方并朝向试样，支架上应设置轨道，使刨光头可以前后移动。
支架上还需要安装一个电机，以驱动刨光头。
电机应选择电压稳定，转速可调的电机，以保证刨光的平整度。
3.制作抛光液供应系统抛光液供应系统用于为试样提供抛光液。
设计时应考虑到需要向试样提供足够的抛光液，尽量避免抛光液流到不该流的地方，同时也需要考虑到系统的易使用性和操作便捷性。
4.制造电控系统电控系统应控制试样夹紧、支架运动和抛光液供应系统。
对于试样夹紧和支架部分，应考虑到外界的干扰问题，保证clamp能够稳定地夹紧试样，支架能够稳定地悬挂刨光头。
对于抛光液供应系统，应考虑流量控制和防止抛光液流到不该流的地方。
三、机器操作方法 1. 粘贴研磨纸将要抛光的试样粘贴上研磨纸，保证其表面平整度。
2.放置试样根据需要选择试样固定架上的试样夹具尺寸，并选择适当的试样。
3.连接抛光液供应系统将抛光液供应系统连接到机器上，确保流量控制以及不会发生不该发生的流动。
4.将试样夹具和固定架连接将试样夹具和固定架连接，用张力条松紧来调整夹具的固定力，使其可以固定试样并使夹具平衡。
5.放置支架将支架悬挂在固定架上方的轨道上，在右侧安装电机。
注意不要碰到磨粉和摆动角度。
6.调整刨光头位置投影刨光头靠近被静电吸附的研磨纸，根据试样大小，及时调整好刨光头的角度和位置。
注意不要碰到倾斜的表面。
【CN209665103U】一种用于金相试样抛光的夹具【专利】
权利要求书1页 说明书2页 附图1页
CN 209665103 U
CN 209665103 U
权 利 要 求 书
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1 .一种用于金相试样抛光的夹具，包括固定套筒(1)、固定螺栓(2)、抛光机磨盘(3)、螺 纹杆 (4) 、试样固定块 (5) 、夹紧螺栓(6) 、金相试样(7) ，其特征是固定套筒(1)上布置有八个 螺纹通孔，固定套筒(1)通过固定螺栓(2)固定在抛光机磨盘(3)外侧；螺纹杆(4)通过其螺 纹面与固定套筒 (1) 相连接 ，试样固定块 (5) 通过螺纹孔与螺纹杆 (4) 连接 ；试样固定块 (5) 内腔与金相试样 (7)的形状相同 ，夹紧螺栓 (6) 通过试样固定块 (5) 四 周和顶端的螺纹通孔 将金相试样(7)夹紧在试样固定块(5)内腔，并使金相试样(7)需抛光平面与抛光机磨盘(3) 接触。
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CN 209665103 U说 明 Nhomakorabea 附 图
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图1 图2
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CN 209665103 U
说 明 书
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一种用于金相试样抛光的夹具
技术领域 [0001] 本实用新型涉及夹具，具体涉及一种用于金相试样抛光的夹具。
背景技术 [0002] 金相试样抛光是在进行金相表面处理和研究前一项十分重要的工序，在金相试样 抛光过程中 ，以 往是由操作人 员手持试样进行抛光 ，这样操作难以保证试样表面 质量 ，常常 造成试样表面不平，并且由于手持易造成手的疲劳，手持不稳定使金相试样高速飞出，产生 安全隐患。使用本实用新型，在金相试样抛光过程中不需操作者手持工件，达到提高试样抛 光质量、避免危险发生和提升抛光效率的作用。
B24B 41/06(2012 .01)
金相试样自动打磨抛光机械手设计
金相试样自动打磨抛光机械手设计金相试样制备是金相研究非常重要的一部分，其中手工抛光技术仍然延续使用多年前建立的程序。
早期的抛磨工作是由工人在抛磨机上通过手工操作来完成的，抛光的压力主要根据经验来决定，这种操作模式工艺水平达不到所需要求容易甚至造成安全事故和环境污染。
抛磨压力、时间和抛磨速度是样品制备中的关键,手工操作时压力无法量化,很难保证样品制作的效率的精准性。
但是利用机械自动化设备可以解决上述问题,实现金相试样高效、准确的制备。
作为机械一个分支的金相试样制作设备,正逐步由手工向半自动向自动化发展,因此开发金相试样自动打磨抛光机械手是非常重要的。
关键词：金相试样，抛磨机，机械手1、总体设计路线了解和分析打磨抛光机械手工作原理和主要用途，主要分析打磨抛光机械手核心部件和内外结构分析出其工作特点。
对 PLC 控制系统进行研究设计，画出外接电路图、程序梯形图、接线图。
搜集相关资料，确定所采用的工作形式和加工方法，在此基础上提出可行性方案，并选取择最佳方案。
设计打磨抛光机械手打磨方案、抛光方案等，建模并进行仿真分析。
图 1机械手初步设计模型图2机械机构简图该金相试样自动打磨抛光机械手主要由机械系统、电路控制系统组成。
机械系统机构主要由动力头加减压机构、抛磨盘 V 带传动机构、冷却水泵系统等组成，该机械手的初步设计模型见图1，机构简图见2。
1.1抛磨技术路线该金相抛磨机械手设计了手动抛磨和自动抛磨两工作模式，并设计了动力头自动复位程序,提高了金相抛磨机械手的工作能力和实用性。
该抛磨机械手通过采用高速计数单元与增量式编码器连接来对动力头位置和机械手的压力进行实时控制,这样不仅对金相试样抛磨压力的精确控制,还提高了系统的抗干扰性。
为了降低控制成本和提高系统稳定性,该系统采用驱动器驱动步进电机带动抛磨盘进行变频调速和正反转控制。
该机械手的自动抛磨模式通过采用高速计数单元与增量式编码器连接来对动力头位置和机械手的压力进行实时控制,这样不仅对金相试样抛磨压力的精确控制,还提高了系统的抗干扰性。
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一种新型金相试样抛光机的设计521 绪论1.1设计的目的和意义材料是人类生产和生活的物质基础，它可以直接反映出人类文明的程度。
金属材料的力学性能不仅与它的化学成分有关，也与它的组织结构有着密切的关系。
了解它们之间的关系并掌握它们之间的变化规律，进行正确的金相分析是有效使用材料所必需的。
要进行金相分析，就必须制备能用于微观观察检验的样品—金相试样。
通常，金相试样制备要经过以下几个步骤：取样、镶嵌、磨光(粗磨和细磨)和抛光。
每项操作都必须严格细心因为任何阶段的失误都可能影响以后的步骤，在极端的情况下，不正确的制作可能造成假组织，从而得出错误的结论。
金相试样的制备是通过切割机、镶嵌机、磨/抛光机来完成的。
金相试样的最终质量是由抛光工顺序决定的，抛光是金相制取试样过程中至关重要的一环。
抛光是将试样上磨制产生的磨痕及变形层去掉，使其成为光滑镜面的最后工序。
抛光试样的方法有机械抛光、电解抛光、化学抛光以及复合抛光等。
机械抛光是现阶段应用最为广泛的抛光方法，其正确的工艺和操作方法是在保证获得优质的试样和其他条件(如边缘保留及石墨和夹杂物保留等)的情况下具有最高的抛光速率选择可靠性高的金相试样抛光机，可以提高制样效率和质量，减少试样废品率，从而降低成本，提高经济效益，获得样品质量的高度一致性。
1.2金相试样抛光机的国内外研究状况1.2.1国外抛光机的性能与特点目前，国外生产金相设备的厂家主要有丹麦的struers公司和美国的buehler公司．抛光机是他们的主要产品之一。
struers公司为金相制备和分析提供了一种全新的高效、高取不同措施。
而国外研制的全自动抛光机，能够自动控制冷却液的流量，整个操作过程采用全自动化模式，节省了人工并有效地提高了研究效率与质量。
2 金相试样抛光机设计思想及方案确定2.1设计要求金相试样抛光机对机械设计的要求有：精度高、运行平稳、工作可靠，具有良好的伺服性能。
面对传动机构则要求：转动惯量小，以减小机械负载，避免对系统造成不良影响；刚度大，有利于减小动力损失，提高固有频率，增加闭环伺服系统的稳定性；阻尼合适。
金相试样抛光机对控制系统的要求有：能对压力进行控制。
因为试样抛光过程要求动力头能带动夹具上升和下降．实现压力增大和减小；能够按设定压力在夹具上产生弹性力；磨抛一定时间后能自动降低夹具上的弹性力。
能对时间进行控制。
抛光时间过长，试样质量无法保证，时间过短达不到抛光质量。
能对抛光速度控制。
对不同材质的试样，需不同的抛光速度，方可保证材料的真实组织。
2.2金相试样抛光机整体方案的确定2.2.1金相试样抛光机类型分析抛光按其原理可以分为机械抛光，电解抛光，化学抛光，以及复合抛光。
(1)机械抛光机械抛光是现阶段应用最为广泛的抛光方法，其正确的工艺和操作方法是在保证获得优质的试样和其他条件(如边缘保留及石墨和夹杂物保留等)的情况下具有最高的抛光速率。
(2)电解抛光电解抛光是对难以用机械方法抛光的金属试样进行抛光的重要手段，它可以克服金属干扰层和机械峦晶假象等问题，对于用极低负荷的显微硬度实验的样品或透射电镜的薄膜试样特别有用。
但每种金属和台金所使用的抛光液和电解规范不同，因此需要进行相当数量的试验工作来确定电解抛光规范。
(3)化学抛光化学抛光是完全依靠化学药剂的腐蚀作用而得到光亮的抛光表面。
这种方法操作简便，不需要复杂的机械和电解设备，只需要选择适合的化学抛光液和试验最佳抛光规范。
化学抛光的速度低，抛光后的磨面，表面光滑但形成起伏的波形，不能达到十分平整的要求。
综合考虑各种抛光的优缺点，本系统采用机械抛光。
2.2.2金相试样抛光机方案比较第一种设计方案：自动减加压机械装置的设计，利用步进电机作为此装置的动力源，通过一个比例为1:1的齿轮箱与动力头相接。
动力头采用滚珠螺旋传动，即在由螺母和螺杆的近似半圆形螺旋凹槽拼合而成的滚道中装入适量的滚珠，并用螺母上制出的通路及导向辅助件构成闭合回路，以备滚珠连续循环。
当步进电机逆时针转时，带动齿轮转动，齿轮转动带动固定在其上的螺母旋转，从而使螺杆下移，按设定压力在夹具上产生弹性力;压力在一定范围内自行调节;驱动夹具旋转，实现对工件的加压。
当电机顺时针转时，带动螺杆上移，实现对工件的减压。
抛光装置的设计，因为本次设计的目的是实现抛光的完全自动化，所以选择直流伺服电机作为抛光盘的动力源，为保持抛光质量，抛光速度不宜太快，一般为300-500r/min，而电机速度一般比较快，所以利用V带传动，以达到减速的目的。
控制系统的控制部分采用DSP模糊控制系统：数字信号处理器 DSP 采样位置传感器信号,获得当前位置信息 ,从而得到电机的当前速度 ,通过与给定速度值比较 ,得到转速误差值 ,经模糊控制器计算推理后 ,输出 PWM脉冲信号 ,经功率放大后 ,对直流电机进行控制。
第二种设计方案：直接用步进电机与一个带有内花键的丝杠相连，丝杠与主轴通过花键连接，使主轴能上下移动。
当电机逆时针转动时，丝杠带动丝杠螺母转动，只能向下运动压缩弹簧，使主轴下降并产生弹性力，实现对工件的加压。
当电机顺时针转动时，带动螺母上移，不再压缩弹簧，主轴上移，从而实现对工件的减压。
抛光装置的设计，直接用电机带动抛光盘转动。
控制系统的控制采用模糊PID控制, 模糊PID控制器由多种结构形式，但基本原理基本一致，即运用模糊数学的基本原理和方法，把规则的条件、操作用模糊集表示，并把这些模糊控制规则以及有关信息作为知识存入计算机的知识库中，然后计算机根据系统的实际响应情况运用模糊推理，即可自动实现对PID参数的最佳调整，以达到自动控制的目的。
2.2.3 综合考虑选出最佳设计方案参考各种形式的抛光机，为满足设计要求本次设计的系统定为机电一体化系统。
机械部分是采用步进电机为动力源，通过一个比例为1:1的齿轮箱与动力头相接。
动力头采用滚珠螺旋传动，当步进电机逆时针转时，带动齿轮转动，齿轮转动带动固定在其上的螺母旋转，从而使螺杆下移，按设定压力在夹具上产生弹性力;压力在一定范围内自行调节;驱动夹具旋转，实现对工件的加压。
当电机顺时针转时，带动螺杆上移，实现对工件的减压。
控制部分采用PID模糊控制系统：利用此系统实现自动调压，调速和对加工时间控制的目的。
3金相试样抛光机机械设计机电一体化机械系统要求精度高、运动平稳、工作可靠，具有良好的伺服性能。
金相试样抛光机机械制样是采用夹具夹持试样，夹具带动试样与磨盘相对摩擦，并在夹具上施加一定的压力，夹具可以装夹多块试样以提高制样效率，在夹具上所施加的压力可以灵活调整。
机械部分主要包括动力头、夹持盘、抛光盘、主体和外观设计。
3.1动力头的设计在试样抛光时，抛光运动轨迹应能保证工件加工表面和抛具表面上各点均有相同或相近的被切削条件和切削条件。
对抛光运动轨迹的基本要求如下：工件相对抛光盘作平面平行运动，能使工件上各点具有相同或相近的抛光行程。
工件上任一点，尽量不出现运动轨迹的周期性重复。
抛光运动平稳，避免曲率过大的运动转角。
保证工件走遍整个抛光盘表面，使抛光盘均匀磨损，保证工件表面的平面度。
及时变换工件的运动方向．使抛光纹路复杂多变，有利于降低表面租糙度并保证表面均匀一致。
步进电机轴承联轴器齿轮轴丝杠螺母键图1-13-1动力头示意图因此动力头是抛光机设计的技术关键，动作要求：带动夹具上升和F降；按设定压力在夹具上产生弹性力：压力在一定范围内自行谲节：驱动夹具旋转；磨抛一定时间后能自动降低夹具上的弹性力。
具体的设计如图3-1所示：电机通过连轴器安装在齿轮箱上，齿轮箱内两个齿轮的大小相等，另一齿轮与丝杠相连，丝杠通过固定在齿轮上的螺母转动上下移动从而达到增压减压的效果。
当步进电机逆时针转时，带动齿轮转动，齿轮转动带动固定在其上的螺母旋转，从而使螺杆下移，按设定压力在夹具上产生弹性力;压力在一定范围内自行调节，实现对工件的加压。
当电机顺时针转时，带动螺杆上移，实现对工件的减压。
使主轴下降并产生弹性力，当达到指定位置时，输出一个信号，使主轴上的压力得到保持。
当到达设置时间的2/3时，电机顺时针转动，在脉冲信号作用下，每隔一定时间，压力释放一次，螺杆缓慢向上移动，逐步释放主轴上的弹性力，当压力低于20牛顿时停止释放，并一直保持到设定时间到达，抛光机动力头产生的压力曲线如图3—2压力曲线图所示。
工作结束后，输出一个信号使丝杠连续上升，到达上限后切断电源停止运转。
图1-23-2压力曲线图图中可以看出Pl=P2=P3=P4=P5，而t1<t2<t3<t4<t5，这是由于压力铁释放时间是要受压力P的影响，压力与丝杠的位移量有关，齿轮将丝杠的位移量传递给传感器，传感器将位移量转变成电磁铁释放的电信号，所以在压力大时释放时间短，压力小时释放时间间隔长。
这样则使试样在所限制时间内有效地保持了试样在抛光盘内摩擦，动力头释放压力为1/5s·lr/8·6mm/r·2/3·100N/mm=5N，释放压力最小间隔为10秒钟。
3．2加、减压机构的机械设计加减压机构是抛光机机体的关键组成部分，对抛光机的性能有很大影响。
加减压回路机械结构的工作原理为：步进电机通过法兰安装在套筒上．电机轴上安装一个带有内花键的丝杠．与主轴通过花键连接，使主轴能上下移动。
丝杠螺母铣出沿直径方向的键槽。
通常有一控制杆插入键槽内．当步进电机逆时针转动时．丝杠螺母向下运动压缩弹簧，当达到指定位置时，输出一信号，使电磁铁将控制杆从键槽中拉出，使丝杠螺母失去限制，随丝杠一起转动。
在丝杠螺母与动力头之间装有弹簧以实现弹性力的加载。
弹簧服从虎克定律，即它受到的压力与压缩重为线性关系，因此压力的测量可以转化为位移的测量，位移的大小与电机的转速和压缩时间有关，在电机转速给定的情况下，位移与时间里正比，可通过测量时间达到位移的测量。
其理论计算如下：式中: f(x)==kx ； （3-1）t=f(x)/n.s.k( 3-2)Z ——步进电机转子齿数;N ——运行拍数;N ——电机的转速;S ——丝杠的螺距;T ——电机反方向转动的时间;f(x)——抛光时所设定的压力;由M=k s NZ R ••60 ; Q=m •f 得 t=Qf x )(;因为M 与f 的乘积Q 可由软件得出，Q 和f(x) 是程序求解t时的两个输入值，程序将求出的t送入微处理器处理，就可以控制抛光机的压力。
3.3齿轮箱的设计3.3.1齿轮设计摩擦力与步进电机所受力相等即：please contact Q 3053703061 give you more perfect drawings 按设计选用直齿圆柱齿轮传动。
精度等级：由表10-8 （该节中所指的表均指《机械设计》一书中的表）选6级精度因齿轮要求较低，受力很小。